KR100518105B1

KR100518105B1 - 박막 도포 장치, 박막 도포방법 및 액정 표시소자의 제조방법

Info

Publication number: KR100518105B1
Application number: KR10-1999-7003494A
Authority: KR
Inventors: 다니오카사토시; 무라타시즈오; 고노마코토; 히라노마사유키
Original assignee: 칫소가부시키가이샤; 가부시키가이샤이이누마게이지세이사쿠쇼; 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2005-10-04
Also published as: JP3223142B2; US6623913B2; EP0933139B1; TW482935B; DE69837912D1; DE69837912T2; JPH1164812A; CN1104291C; US6322956B1; WO1999010107A1; CN1239445A; EP0933139A1; US20020018966A1; EP0933139A4; KR20000068814A

Abstract

한 쌍의 투명 기판의 표면에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성시키는 단계, 감광성 내식막을 도포하는 단계, 빛에 노출시키는 단계, 에칭시키는 단계, 감광성 내식막을 박리시키는 단계, 전극 및 반도체 소자를 검사하는 단계, 절연막을 도포하는 단계, 배향막을 도포하는 단계, 배향막을 마찰시키는 단계, 스페이서를 도포하는 단계, 밀봉제를 도포하는 단계, 셀을 제조하는 단계, 액정을 봉입시키는 단계, 편광판을 붙이는 단계, IC를 연결하는 단계를 포함하여 액정 표시소자를 제조하는 방법에 있어서, 배향막을 마찰시키는 단계보다 한 단계 이상 이전에 기판에 연 X선을 조사함을 특징으로 하여 고수율로 화소 결함이 적은 액정 표시소자를 제조하는 방법이 기술되어 있다.

Description

박막 도포 장치, 박막 도포방법 및 액정 표시소자의 제조방법{Thin film coater, coating method, and method for manufacturing liquid crystal display element}

본 발명은 연 X선(soft X-ray)을 사용하는 박막 도포 장치, 박막 도포방법, 액정 표시소자의 제조방법 및 이러한 방법으로 제조한 액정 표시소자에 관한 것이다.

액정 표시소자는, 낮은 전압에서 구동할 수 있고 중량이 가볍고 고품질 화상을 제공하므로, 개인용 컴퓨터 및 워드 프로세서와 같은 OA(사무 자동화) 기기 분야에 활발하게 도입되고 있다. 이러한 용도에 사용되는 액정 표시소자로서, 네마틱 액정 분자의 배향 방향이 한 쌍의 상부 및 하부 전극 기판의 표면 사이에서 90°까지 비틀린 트위스트 네마틱 모드(twisted nematic mode) 장치가 일반적으로 사용된다. 액정 분자의 비틀림각이 180 내지 300°의 큰 각도로 증가된 액정 표시소자는 슈퍼 트위스트 네마틱 모드로 공지되어 있다. 또한, 최근에는 매트릭스 표시 또는 색상 표시를 위해서, 다수의 화소 전극의 점멸을 수행할 수 있는 MIM(금속- 절연층-금속) 소자를 사용하거나 TFT(전계효과형 박막 트랜지스터) 소자를 사용하는 활성 매트릭스형 트위스트 네마틱 모드의 액정 표시소자의 개발이 활발해졌다.

일본 공개특허공보 제(평)2-2525호에는 X선 내식막 층이 제공된 기판 위에 평행 X선을 조사한 다음, 기판을 현상액 및 세척액에 침지시켜 기판의 표면에 형성되는 액정 분자의 예비경사각을 증가시키는 기술이 기재되어 있다. 이 공보에 공개된 기술에 따라서, X선 내식막 층을 X선에 노광시키고 현상액 및 세척액에 침지시켜 X선 내식막 층의 표면에 미시적 돌출부 및 함몰부를 형성함으로써 액정 분자를 배향시킨다.

일본 공개특허공보 제(평)8-211622호에는 연 X선에 의해서 정전기를 제거하는 효과를 이용하는 박막 도포 장치의 예가 기술되어 있다.

한편, 일본 공개특허공보 제(평)8-45695호 및 제(평)8-124695호에는 연 X선을 사용하는 정전기 제거 장치가 기술되어 있다. 이들 공보에 기술된 장치는 본래 연 X선으로 이온화된 공기를 대상물에 취입하는 것이다.

수년 전에 본 발명자들에 의해 출원된 특허원을 근거로 공개된 일본 공개특허공보 제(평)8-50293호에는 마찰 처리한 후 기체 중에서 배향막에 연 X선을 조사함을 포함하는 액정 표시소자의 제조방법이 기술되어 있다. 보다 상세하게는, 이 공보에는 마찰 처리에 의해 활성화된 배향막에 연 X선을 조사하여 배향막의 표면 에너지를 감소시킴으로써 액정 표시소자의 불균일 표시를 방지하는 기술이 나타나 있다.

멀티미디어 시대가 도래하고 많은 문자 표시 및 도형 표시가 추구되기 때문에, 액정 표시장치는 필연적으로 대화면, 다화소, 고정세(高精細)의 방향으로 나아가고 있다. 이러한 상황에 맞추어 나아가는 데에 있어서, 액정 표시소자의 생산율은 다소 낮아지는 경향이다. 생산율의 저하에 영향을 주는 인자로서, 상이한 조도 또는 상이한 색도를 갖는 영역이 스크린의 일부에 나타나는 불균일 표시의 발생, 및 흑색 표시 시점에서 화소가 빛을 제거하여 형성되는 백색 결함과 백색 표시 시점에서 화소가 빛을 투과하지 않아 형성되는 흑색 결함의 발생을 언급할 수 있다.

액정 표시소자를 제조하는 단계에서, 소위 분진, 반응 생성물 및 기판 또는 주변 물질의 파단 조각과 같은 많은 입자가 생성되는 것으로 사료된다. 입자는 액정 표시소자로 혼입되어 상기한 불균일 표시 및 화소 결함의 주요 원인이 된다. 세정 기술의 진보로 큰 입자가 장치로 혼입되는 일은 거의 없다. 그러나, 인체로부터 생성된 지방산과 같은 극미세 입자를 완전히 제거하는 것은 여전히 어렵다.

최근에, 극미세 입자를 제거하기 위해서, 와이퍼를 사용하여 수행되는 방법으로 공기를 분사시킬 수 있는 노즐을 사용하는 건식 세정 처리 및 순수한 물 또는 유기 용매를 사용하는 습식 세정 처리가 사용되고 있다. 그러나, 건식 세척 처리에 의해 극미세 입자를 완전히 제거하기는 어렵다. 습식 세척 처리를 이용하면, 극소량의 불순물이 심지어 세척액 중에도 포함되는 것으로 지적되며, 이러한 불순물을 완전히 제거하기는 어렵다.

한편, 액정 패널을 제조하는 단계에서 특히 유리 기판의 운반시에 또는 박막 도포 단계 등에서 6 내지 10keV의 매우 높은 정전기가 발생한다고 공지되어 있다. 결과적으로, 입자는 발생한 정전기에 의해 기판 위에 쉽게 부착되고, 이는 액정 표시소자의 생산율을 저하시키는 주요 원인이 된다. 정전기와 관련하여, 가습제를 사용하여 습도를 60 내지 70%까지 증가시키는 방법 또는 이온 생성 장치를 설치하는 방법을 사용하여 상기 입자의 접착에 대처하지만, 이러한 방법은 여전히 불충분하다. 정전기의 역효과로서, 정전기 파괴로 인한 전극의 단선·단락, 활성 소자의 작동 불량 등을 들 수 있다.

상기한 바와 같이, 액정 표시소자의 제조시에 수율을 증가시키기 위해서, 제조 설비에서 입자의 수를 감소시키고 정전기에 의해 야기되는 기판에 대한 입자의 부착을 억제하고 부착된 입자를 세척에 의해 제거하는 것이 중요하다. 그러나, 통상적인 방법에 따르면 이 문제를 근본적으로 해결하기 어렵다.

감광성 내식막, 절연막 및 배향막과 같은 박막을 도포 또는 형성시키는 단계에서, 유동성이 있는 액체를 기판 위에 도포시킨 후 용매를 증발·건조시키기 때문에, 도포, 증발·건조 과정에서 기판 표면에 부착된 입자는 세정 처리에 의해 제거하는 것 조차 곤란한 특히 심각한 문제가 되고 있다.

도 1은 본 발명의 감광성 내식막 도포 장치의 일례의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 감광성 내식막 도포 장치의 일례의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 감광성 내식막 도포 장치의 일례의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 배향막 도포 장치의 일례의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 배향막 도포 장치의 일례의 측면도이다.

도 6은 본 발명의 배향막 도포 장치의 일례의 평면도이다.

도 1, 2 및 3은 각각 본 발명의 양태를 나타내는 감광성 내식막 도포 장치의 정면도, 측면도 및 평면도이다.

감광성 내식막 도포 장치(1)는, 기본적으로, 회전단(4)의 표면 위에 배치된 유리 등으로 제조된 투명 기판(3), 투명 기판(3)의 표면에 감광성 내식 용액을 적하시키는 디스펜서(2), 상기 회전단(4)에 포함되고 투명 기판(3)의 한쪽 면을 눌러 회전단(4)에서 투명 기판(3)의 제거를 용이하게 하는 쉽게 돌출 가능한 푸쉬 업 핀(6), 및 기판의 표면 위에 연 X선을 조사하는 장치(8) 및 (9)로 이루어진다. 도면에서 (5)는 받침대이고 (10)은 연 X선의 조사창이고 (12)는 장치(8)의 지지 막대이고 (13)은 컬럼(11) 위에 제공된, 막대를 지지하기 위한 금속 커플러이다.

상기 구조에 있어서, 진공 흡착에 의해 회전단(4) 위에 고정되고 투명 전극이 위에 형성된 투명 유리 기판(3)의 표면에서, 작동부(7)에서 출발 버튼(도면에는 도시되지 않음)을 누르는 경우, 디스펜서(2)로부터 소정량의 감광성 내식막 용액이 적하되고, 회전단(4)이 소정의 회전 속도로 회전함으로써 기판의 표면 전체에 감광성 내식 용액이 도포된다.

2가지 연 X선 조사 장치가 도면에 나타난 감광성 내식막 도포 장치에 제공되는 경우, 제1 연 X선 조사 장치(8)는 감광성 내식막 도포 처리가 실제로 수행되는 위치에서, 즉 감광성 내식막 도포 처리하는 동안, 회전단(4) 위의 투명 기판을 조사하는 것이고, 제2 연 X선 조사 장치(9)는 도포 처리 전후에 준비 또는 대기 위치에서(도 1의 우측), 즉 도포 처리 전후에 회전단(4) 위의 투명 기판(3)을 조사시키는 것이다. 연 X선 조사 장치(8) 및 (9)의 조사 범위(대각선으로 빗금친 부분)는 연 X선이 조사창(10)에서 110°의 각도(θ)로 전방향 원뿔형으로 조사되도록 조절한다. 조사 강도는 거리의 제곱에 대해 반비례하여 증가하므로 조사 범위의 중심와 말단부에서 조사 강도를 비교하는 경우, 말단부는 강도가 약 20%까지 적다. 따라서, 어떠한 연 X선 조사 장치도 받침대(5) 위에서 임의의 높이 및 각도로 배치될 수 있도록 설치한다. 특히, 연 X선 조사 장치(8)는 받침대(5) 위에서, 예를 들어 받침대(5) 위의 임의 위치에 설치가능한 컬럼(11), 컬럼(11)에 수직 방향으로 배치가능한 지지 막대(12) 및 컬럼 및 막대 둘 다를 비교적 이동 가능한 방법으로 단단하게 연결할 수 있는 클램프 형태의 금속 커플러(13)로 단단하게 지지된다.

또한, 본 발명에 사용된 연 X선 조사 장치는 기판의 한 면에 소정의 전극이 형성된 투명 기판의 면에 대해 평행하고 이의 투명 기판의 면과의 거리가 변동 가능하게 유지되는 원통형의 인쇄 롤러(a) 및 당해 인쇄 롤러를 회전시킴으로써 상기 투명 기판에 대해 소정 방향으로 상대적으로 이동되는 구동수단(b)이 구비된 오프셋 인쇄 방식의 내식막 도포 장치, 절연막 도포 장치, 또는 배향막 도포 장치 등에 탑재하여 사용할 수 있다.

도 4, 5 및 6은 각각 본 발명의 다른 양태를 나타내는 배향막 도포 장치 각각의 정면도, 측면도 및 평면도이다.

배향막 도포 장치(21)는, 기본적으로, 한쪽 면에 소정의 전극이 형성된 유리 등의 투명 기판(22), 기판(22)이 배치된 이동단(23), 이동 가능하게 수평으로 지지되어 이동단(23) 위에 배치된 투명 기판(22)과 접촉할 수 있고 외부 원주 표면 주위로 요철이 권취된 회전 가능한 원통형 인쇄 롤러(24), 요철 표면에 배향막을 도포하는 용액을 전사시키기 위한 아니록스 롤러(25), 배향막을 도포하는 용액을 적하시키는 디스펜서(26), 및 적하된 용액을 배향막에 균일하게 도포시키는 닥터 롤러(27)로 이루어진다.

이동단(23)은 받침대(28)에 평행하게 고정된 한 쌍의 레일(29) 및 여기에 미끄러지도록 고정된 지지 부재(30)를 포함하는 소위 선형 안내 메커니즘에 의해 앞뒤 방향으로 이동할 수 있도록 지지(도 5에서 좌, 우 방향)되고, 레일(29) 및 볼 너트로 맞물린 너트 부재(32) 사이에 정렬된 볼 너트(31)로 이루어진 소위 직선 구동 메커니즘을 통한 보조전동기(도면에는 도시되지 않음)로 구동된다. 이동단(23)의 상부면에 투명 기판(22)의 한쪽 면을 누를 수 있는 쉽게 밀어지는 푸쉬 업 핀(33)이 포함되어, 이동단(23)에서 기판(22)의 제거를 용이하게 한다. 원통형 인쇄 롤러(24)는 전동기로 회전하고 컬럼부(34)[받침대(28)]로 지지되어 상부 및 하부 방향으로 평행하게 이동할 수 있다.

상기 구조를 기본으로 하여, 작동부(35)의 출발 버튼(도면에는 도시되지 않음)을 누르는 경우, 원통형 인쇄 롤러(24)는 소정의 속도로 회전하고 소정의 거리로 하강하며, 이동단(23)은 소정의 속도로 이동함으로써 배향막 도포가 이동단(23) 위에 진공 흡착에 의해 고정되고 이 위에 투명 전극이 형성된 투명 유리 기판(22)의 표면에서 수행된다.

2가지 연 X선 조사 장치(36) 및 (37)가 본 발명의 배향막 조사 장치에도 설치되는 경우, 제1 연 X선 조사 장치(36)는 이동단(22) 위의 투명 기판을 배향막 도포가 실제로 수행되는 위치에서,즉 배향막 도포 처리하는 동안 조사하는 것이고, 제2 연 X선 조사 장치(37)는 이동단(23) 위의 투명 기판(22)을, 이동단(23)이 도포 처리 후에 준비 또는 대기 위치에 (도 5의 우측) 배치되는 경우에, 즉 배향막 도포 처리 후에 조사하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 사용된 연 X선 조사 장치는 액정 표시소자를 제조하는 단계에서 감광성 내식막 도포 장치, 절연막 도포 장치 또는 배향막 도포 장치에 놓고 사용할 수 있고, 본 발명의 장치는 상기 장치 이외에도 정전기 발생이 문제시되는 반도체 제조 단계에 사용되는 감광성 내식막 도포 장치 및 절연막 도포 장치와 같은 장치인 한 어떠한 장치에도 적용할 수 있다.

본 발명의 액정 표시소자의 제조방법은, 한 쌍의 투명 기판의 표면 위에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성시키는 단계, 기판의 표면 위에 소정의 패턴에 따라 감광성 내식막을 도포하는 단계, 기판 위에 도포된 감광성 내식막을 빛에 노출시키는 단계, 기판을 에칭시키는 단계, 기판으로부터 감광성 내식막을 박리시키는 단계, 투명 전극 및 반도체 소자를 검사하는 단계, 기판 위에 절연막을 도포하는 단계, 기판 위에 배향막을 도포하는 단계, 기판 위에 형성된 배향막을 마찰시키는 단계, 기판 위에 스페이서를 산포시키는 단계, 기판에 밀봉제를 도포하는 단계, 기판을 박리시키는 단계, 기판 사이에 소정 두께의 간극을 제공하는 단계, 기판을 소정 크기의 기판으로 절단하는 단계, 간극 속에 액정 재료를 봉입시키는 단계, 기판에 편광판을 붙이는 단계 및 투명 전극에 구동 IC를 접속하는 단계를 순서대로 포함하며, 여기서 배향막을 마찰시키는 단계보다 한 단계 이상 이전에 기체 속에서 연 X선을 기판에 조사함을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시소자의 제조방법에 사용되는 연 X선 조사 장치는 각종 장치에 탑재시킬 수 있다. 즉, 연 X선 조사 장치는, 스퍼터링, 플라스마 CVD 또는 진공 석출 방법 등의 방식으로 투명 기판 위에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성하는 박막 형성 장치; 감광성 내식막 도포 장치; 근접형, 렌즈 돌출형 또는 거울 돌출형 감광성 내식막 노출 장치; 기체 플라스마를 사용하는 화학적 건식 에칭 방식에 사용되거나 염산, 질산, 불화수소산 등을 사용하는 습식 에칭 방식에 사용되는 에칭 장치; 강알칼리를 사용하는 화학적 박리 방법에 사용하거나 산소 플라스마 연소법에 사용되는 감광성 내식막 박리 장치; 투명 전극 또는 반도체 소자용 검사 장치; 절연막 도포 장치; 및 배향막 도포 장치에 놓고 사용할 수 있다. 이들 연 X선 조사 장치는, 일반적으로 액정 표시소자의 마찰 처리 단계 이전의 단계에서 사용되어야 한다는 점 이외에는 특별히 제한되지 않는다.

본 발명에서 폴리이미드 수지가 배향막을 도포하는 재료로서 바람직하게 사용된다. 폴리이미드로서, 다음 화학식 1로 나타내어지는 구조 단위를 갖는 폴리암산을 전구체로서 사용하여 제조된 물질을 사용할 수 있다.

위의 화학식 1에서,

R₁은 할로겐과 같은 그룹을 포함할 수 있는 4가 지환족, 방향족 또는 헤테로사이클릭 탄화수소 잔기이고,

R₂는 -O-, -S-, 할로겐 원자 또는 시아노 그룹을 포함할 수 있는 2가 탄화수소 잔기이다.

즉, 폴리암산으로서 디아미노 화합물을 방향족 환을 갖는 테트라카복실산 이무수물(예: 피로멜리트산 이무수물) 또는 지환족 이무수물(예: 사이클로부탄산 등)과 반응시켜 수득된 것 등이 바람직하게 사용된다.

테트라카복실산 이무수물로서, 방향족 테트라카복실산 이무수물, 예를 들어피로멜리트산 이무수물, 3,3'4,4'-비페닐테트라카복실산 이무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카복실산 이무수물, 2,3,3',4'-비페닐테트라카복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논-테트라카복실산 이무수물, 2,3,3',4'-벤조페논-테트라카복실산 이무수물, 2,2',3,3'-벤조페논-테트라카복실산 이무수물, 비스(3,4-디카복시페닐)설폰산 이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌테트라카복실산 이무수물 및 2,3,6,7-나프탈렌테트라카복실산 이무수물을 언급할 수 있고, 지환족 테트라카복실산으로서 사이클로부탄, 사이클로헥산, 사이클로옥탄 및 비사이클로옥탄과 같은 환을 갖는 지환족 테트라카복실산 이무수물, 및 화학식 (여기서, m은 1 내지 4의 정수이다), , 또는 의 화합물을 언급할 수 있다.

폴리암산의 다른 출발 물질인 디아미노 화합물로서, 다음과 같은 방향족 디아미노 화합물을 언급할 수 있다:

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-메틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-에틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-프로필사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-부틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-펜틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-헥실사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-헵틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-4-옥틸사이클로헥산,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]부탄,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]펜탄,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥산,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헵탄,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]옥탄,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]노난,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]데칸,

2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]도데칸,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]-4-메틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]-4-에틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]-4-프로필사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]-4-부틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]-4-펜틸사이클로헥산,

1,1-비스[4-(4-아미노벤질)페닐]메탄,

4,4'-디아미노페닐 에테르,

4,4'-디아미노디페닐메탄,

4,4'-디아미노디페닐설폰,

4,4'-디아미노디페닐설파이드,

4,4'-디(메타-아미노페녹시)디페닐설폰,

4,4'-디(파라-아미노페녹시)디페닐설폰,

오르토-페닐렌디아민,

메타-페닐렌디아민,

파라-페닐렌디아민,

벤지딘,

2,2'-디아미노벤조페논,

4,4'-디아미노디벤조페논,

4,4'-디아미노디페닐-2,2'-프로판,

1,5-디아미노나프탈렌,

1,8-디아미노나프탈렌 및

2,2-비스[4-(아미노페녹시)페닐]헥사메틸프로판, 및

1,4-디아미노사이클로헥산 및 4,4'-디아미노디사이클로헥실메탄과 같은 지환족 디아미노 화합물.

그러나 본 발명에 사용되는 배향막의 출발 물질인 테트라카복실산 이무수물 및 디아미노 화합물은 상기 화합물로 제한되지 않는다. 또한, 산 무수물 및 디아미노 화합물은 둘 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.

본 발명의 배향막을 기판에 형성하기 위해서, 폴리이미드 화합물의 전구체이고 테트라카복실산 이무수물과 디아미노 화합물의 축합에 의해 수득할 수 있는 폴리암산을 용매에 용해시킨 다음, 용액을 기판에 도포하고 가열하여 이미드를 형성하는 방법이 일반적으로 사용되는데, 이는 폴리이미드 화합물이 용매에 불용성이기 때문이다. 특히, 폴리암산은 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸 아세트아미드(DMAc), 디메틸 포름아미드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 부틸 셀로솔브(BC), 에틸 카비톨, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 3-메틸-3-메톡시부탄올과 같은 용매에 용해시켜 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량% 농도의 폴리암산 용액을 제조하고, 용액을 브러싱법, 침지법, 회전도포법, 분무법, 프린팅 방법 등에 의해 기판에 도포하여 기판에 도막을 형성시킨다. 막이 형성된 후, 용매를 50 내지 150℃, 바람직하게는 80 내지 120℃의 온도에서 증발시킨 다음, 막을 150 내지 400℃, 바람직하게는 180 내지 280℃의 온도에서 가열하여 탈수소폐환 반응을 수행함으로써 폴리벤질 이미드형 중합체를 포함하는 액정 배향막을 도포한다.

이렇게 수득된 중합체 막의 기판에 대한 접착성이 불량한 경우, 기판의 표면을 실란 커플링제로 먼저 적용한 다음, 중합체막을 형성시킴으로써 접착성을 개선할 수 있다. 액정용 배향막은 유기 중합체막을 기판의 표면에 상기 방법으로 형성시킨 다음, 막의 표면을 헝겊으로 특정한 지시 방향으로 마찰시켜 수득할 수 있다.

본 발명의 액정 표시소자에 사용되는 액정 재료로서, 보통의 네마틱 액정 이외에도, 이색 염료가 첨가된 액정, 강유전성 액정, 반강유전성 액정, 또는 보통의 표시소자에 사용할 수 있는 기타 액정으로 이루어진 어떠한 재료도 사용할 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 액정의 성분으로서 다음 화학식 2 또는 3으로 나타내어지는 액정 화합물을 예로서 언급할 수 있다.

화학식 2

화학식 3

상기 화학식 2 및 3에서,

R₁ 및 R₃은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있으며,

R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 알킬옥시 그룹, -CN, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있으며,

S₁, S₂, S₃ 및 S₄는 각각 독립적으로 수소원자, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있으며,

Z₁, Z₂ 및 Z₃은 각각 독립적으로 -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C-, 또는 단일 결합이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있으며,

A₁, A₂ 및 A₃은 각각 독립적으로 , , , , , 또는 이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.

이들 액정 조성물은 단일 성분 또는 다수 성분의 혼합물로 이루어질 수 있지만, 다수의 화합물을 포함하는 조성물이 바람직하다. 또한, 상기한 것 이외에 본 발명의 목적을 달성시키는 다른 화합물을 본 발명의 액정 표시소자에 사용되는 액정 혼합물에 혼합할 수 있다.

이제, 본 발명을 실시예 및 비교예를 참고로 더욱 상세히 기술한다. 그러나 본 발명의 범위는 이러한 특정 실시예 및 비교예로 제한되지 않음을 이해해야 한다.

본 발명의 목적은 상기한 선행 기술의 결함을 개선시키고, 액정 표시소자의 제조 단계에서 생성되는 정전기를 제거하기에 효율적인 박막 도포 장치 및 방법을 제공하고, 액정 표시소자의 제조 단계에서 생성되는 정전기를 효율적으로 제거하여 생산율을 증가시키는 방법을 제공하고, 이러한 방법으로 제조된 액정 표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 일본 공개특허공보 제(평)8-50293호에는 마찰 처리한 후에 기판의 표면에 연 X선을 조사하는 기술이 공개되어 있다. 그러나, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 액정 표시소자의 제조공정에서 마찰 처리하기 전에 연 X선을 기판의 표면에 1단계로 조사함으로써 본 발명을 수행하는 경우 불균일 표시가 효율적으로 방지될 수 있음을 밝혀냈다.

본 발명은 다음과 같이 요약된다:

(1) 장치 내에서 기판을 이동시킬 수 있는 기판 이동부, 기판 위에 박막을 형성시키는 도포부 및 기판 이동부 또는 기판 도포부의 기판에 연 X선을 방출하는 연 X선 조사부를 포함하는 박막 도포 장치.

(2) 연 X선 조사부에서의 연 X선의 에너지가 4 내지 9.5keV인 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(3) 기판에서 연 X선 공급원까지의 거리가 1500mm 이하인 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(4) 연 X선 조사부가 각각 도포부의 전후 위치에서 기판에 연 X선을 조사시킬 수 있는 제1 연 X선 조사부 및 제2 연 X선 조사부를 포함하는 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(5) 박막이 감광성 내식막인 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(6) 박막이 절연막인 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(7) 박막이 배향막인 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치.

(8) 상기 (1)에 기술된 박막 도포 장치를 사용하여, 기판을 기판 이동부에 고정시키고, 도포부 내의 기판위에 박막을 형성시킴을 포함하는, 박막 도포방법.

(9) 박막이 감광성 내식막인 상기 (8)에 기술된 박막 도포방법.

(10) 박막이 절연막인 상기 (8)에 기술된 박막 도포방법.

(11) 박막이 배향막인 상기 (8)에 기술된 박막 도포방법.

(12) 한 쌍의 투명 기판의 표면 위에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성시키는 단계, 기판의 표면 위에 소정의 패턴에 따라 감광성 내식막을 도포하는 단계, 기판 위에 도포된 감광성 내식막을 빛에 노출시키는 단계, 기판을 에칭시키는 단계, 기판으로부터 감광성 내식막을 박리시키는 단계, 투명 전극 및 반도체 소자를 검사하는 단계, 기판 위에 절연막을 도포하는 단계, 기판 위에 배향막을 도포하는 단계, 기판 위에 형성된 배향막을 마찰시키는 단계, 기판 위에 스페이서를 산포시키는 단계, 기판에 밀봉제를 도포하는 단계, 기판을 박리시키는 단계, 기판 사이에 소정 두께의 간극을 제공하는 단계, 기판을 소정 크기의 기판으로 절단하는 단계, 간극 속에 액정 재료를 봉입시키는 단계, 기판에 편광판을 붙이는 단계 및 투명 전극에 구동 IC를 접속하는 단계를 순서대로 포함하는 액정 표시소자의 제조방법에 있어서, 배향막을 마찰시키는 단계보다 한 단계 이상 이전에 기체 속에서 연 X선을 기판에 조사함을 특징으로 하는 방법.

(13) 연 X선의 조사 에너지가 4 내지 9.5keV인 상기 (12)에 기술된 액정 표시소자의 제조방법.

(14) 기판에서 연 X선의 공급원까지의 거리가 1500mm 이하인 상기 (12)에 기술된 액정 표시소자의 제조방법.

(15) 상기 (12)에 기술된 방법으로 제조한 액정 표시소자.

(16) 액정 재료가 다음 화학식 2 또는 3의 화합물을 하나 이상 포함하는 혼합물인 상기 (15)에 기술된 액정 표시소자.

위의 화학식 2 및 화학식 3에서,

R₁ 및 R₃은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이고,

R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 알킬옥시 그룹, -CN, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고,

S₁, S₂, S₃ 및 S₄는 각각 독립적으로 수소원자, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고,

Z₁, Z₂ 및 Z₃은 각각 독립적으로 -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,

A₁, A₂ 및 A₃은 각각 독립적으로 , , , , , 또는 이다.

본 발명의 박막 도포 장치는 장치 내에서 기판을 이동시킬 수 있는 기판 이동부, 기판 위에 박막을 형성하는 도포부 및 기판 이동부 또는 기판 도포부의 기판에 연 X선을 방출하는 연 X선 조사부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 기본 원리는, 장파장 연 X선의 이온화로 생성되는 기체 이온의 기판 위에서의 흡착에 의해서 박막 도포 또는 형성 단계에서 생성된 정전기가 용이하고 효율적으로 제거될 수 있고, 정전기 소멸 효과에 의해 도포된 표면에 대한 입자의 접착성 및 정전기 파괴가 방지되어 제품의 수율을 증가시킬 수 있다는 것이다.

본 발명에 사용된 연 X선 조사 장치는, 연 X선의 에너지에 의한 4 내지 9.5keV 범위의 출력을 안정하게 조절할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 연 X선의 조사 시간도 특정하게 제한되지 않는다. 그러나, 보통 0.5초 이상이고, 바람직하게는 2 내지 300초이다. 조사 시간이 0.5초 미만인 경우, 연 X선 조사에 의한 효과는 적다. 연 X선이 조사되는 거리는 특정하게 제한되지 않지만, 이 거리는 통상 1500mm 이하, 바람직하게는 10 내지 400mm로 조절된다.

본 발명에 사용되는 연 X선 조사 장치는 기판의 한 면에 소정의 전극이 형성되어 있는 투명 기판의 표면에 도포 용액을 적하하는 디스펜서로 언급되는 용액 공급 수단(a)과 투명 기판 위에 적하시킨 도포 용액을 회전에 의한 원심력으로 평탄화시키기 위한 회전단(b)이 장착된 스핀 코트 방식의 감광성 내식막 도포장치, 박리막 도포장치 또는 배향 도포 장치 등에 탑재시켜 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 연 X선이 조사되는 대기는, 기체라면 전혀 제한되지 않는다. 바람직한 기체로서 공기, 질소 기체, 이산화탄소 기체, 수증기, 헬륨, 네온, 아르곤, 이들 중의 하나 이상과 산소와의 혼합 기체, 및 이들의 혼합 기체를 언급할 수 있다.

본 발명에 사용된 연 X선은 에너지가 낮으므로 물질 투과능이 매우 약하다. 투과능은 연 X선의 투과가 투명 폴리비닐 클로라이드 판 등으로 쉽게 차폐될 수 있는 수준이고, 연 X선은 인체에 위험하지 않으며 안전성 감시면에서도 아무런 문제를 나타내지 않는다.

박막으로서 감광성 내식막을 사용하는 본 발명의 박막 도포 장치는 도면을 참고하여 다음에 기술한다.

실시예 1

한쪽 면에 ITO 전극이 제공된 투명 유리 기판 표면에 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤(Hamamatsu Photonics Co., Ltd.)가 제조한 연 X선 조사 장치(L7120형)가 놓인 회전 도포형 감광성 내식막 도포 장치를 사용하여 초기 회전수 3초간 500rpm, 중간 회전수 5초간 2000rpm 및 최종 회전수 0.5초간 3000rpm으로 도쿄오카고교가부시키가이샤(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)가 제조한 감광성 내식막(상품명: OFPR-800)를 도포한다. 이 시점에서 유리 기판을 스피너에 고정하기 전에 운반 또는 달리 작업하는 동안 생성된 기판 표면 위의 약 5kV의 정전기가 5초간 연 X선의 조사에 의해 100V 이하로 되는 것이 확인된다. 연 X선 조사 장치의 에너지는 6keV이고, 진공관 전압 및 진공관 전류는 각각 9.5kV 및 150μA이다. 감광성 내식막의 도포를 완료한 후, 깨끗한 오븐에서 90℃로 30분간 예비베이킹시켜 두께가 1.4㎛인 감광성 내식막을 수득한다.

이 기판을 3초간 15.6mW/cm²(405nm)의 노출 장치로 근접 노출시키고, 도쿄 오카고교가부시키가이샤가 제조한 현상제(상품명: NMD-3, 2.38%)로 60초간 침지 현상하고, 한외여과수로 30초간 헹군 다음, 깨끗한 오븐에서 20분간 135℃에서 후베이킹한다. 이 기판을 FeCl₃+ HCl의 산으로 에칭시키고, 도쿄오카고교가부시키가이샤가 제조한 박리액(상품명: 502A)으로 처리하여 감광성 내식막을 박리시킨다. 박리를 완료한 후, 기판을 한외여과수로 헹구고 건조시킨 다음, 잠시 검사하고 ITO 패턴에 개방시킨다. 결과적으로, 종래의 연 X선을 조사시킨 방식에 대하여, 당해 연 X선을 조사시켜 정전기를 제거시 시험 기판의 흡착을 감소시키는 방식으로 ITO 패턴의 불량률이 10% 향상되었다.

실시예 2

한쪽 면에 ITO 전극이 제공된 투명 유리 기판의 표면에, 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤가 제조한 연 X선 조사 장치(L7120형)가 놓인 회전 도포형 절연막 도포 장치를 사용하여 20초간 1000rpm의 회전수로 회전시키면서 칫소가부시키가이샤(Chisso Corporation)가 절연막 형성용으로 제조한 절연액(상품명:LTXON COAT PMA-801P)을 도포한다. 이 시점에 생성된 최대 10kV의 정전기가 연 X선의 조사에 의해 100V 미만으로 되는 것이 확인된다.

연 X선 조사 장치의 에너지는 6keV이고, 이의 진공관 전압 및 진공관 전류는 각각 9.5kV 및 150μA이다. 절연액의 도포를 완료한 후, 100℃에서 3분간 건조시킨 다음, 공기 오븐 내에 200℃에서 30분간 가열 처리하여 경화된 막을 수득한다.

이 기판의 표면에 칫소가부시키가이샤가 STN에 대한 배향막 형성용으로 제조한 배향액(배향막을 도포하기 위한 액체)(상품명: LIXON ALIGNER PIA-2424)을 오프셋 인쇄형 배향막 도포 장치를 사용하여 도포한다. 배향액의 도포를 완료한 후, 이를 100℃에서 10분간 건조시키고, 공기 오븐에서 1시간에 걸쳐 200℃로 승온시킨 다음, 200℃에서 90분간 가열 처리하여 두께가 약 600Å인 폴리이미드 막을 투명 전극이 제공된 기판 위에 수득한다.

이렇게 수득된 폴리이미드막이 형성된 투명 유리 기판을 마찰시킨 후, 6㎛의 스페이서를 습식형 스페이서 도포 장치를 사용하여 산포시킨다. 밀봉제를 스페이서가 도포되지 않은 다른 기판의 표면에 도포한다. 다음에, 2개의 기판을 함께 붙여서 비틀림 각이 240°로 조절된 액정 셀을 제조한다. 이렇게 수득한 셀에 칫소가부시키가이샤가 제조한 STN용 액정(상품명: LIXON 4032-000XX)을 충전한 후, 120℃에서 30분간 등방성 처리한 다음, 점차로 실온으로 냉각시켜 액정 표시소자를 수득한다.

상기와 동일한 방법으로 기판 10매를 제조하고 전류를 이렇게 수득한 장치로 불균일 표시의 존재 또는 부재를 검사하기 위해 통과시키면, 기판 3매에 약간 불균일한 표시가 관찰되고, 나머지 기판 7매에는 불균일 표시가 나타나지 않음이 밝혀진다.

실시예 3

한쪽 면에 ITO 전극이 제공된 투명 유리 기판의 표면에 칫소가부시키가이샤가 절연막 형성용으로 제조한 절연액(상품명:LTXON COAT PMA-801P)을 회전 도포형 절연막 도포 장치를 사용하여 20초간 1000rpm의 회전수로 회전시키면서 도포한다. 절연액의 도포를 완료한 후, 100℃에서 3분간 건조시킨 다음, 공기 오븐 내에 200℃에서 30분간 가열 처리하여 경화된 막을 수득한다.

이 기판의 표면에 하마마츠포토닉스가부시키가이샤가 제조한 연 X선 조사 장치(L7120형)를 탑재시킨 오프셋 인쇄형 배향막 도포 장치를 사용하여 칫소가부시키가이샤가 STN에 대한 배향막 형성용으로 제조한 배향액(상품명: LIXON ALIGNER PIA-2424)을 도포한다. 이 시점에 생성된 최대 10kV의 정전기가 연 X선의 조사에 의해 100V 미만으로 되는 것이 확인된다. 연 X선 조사 장치의 에너지는 6keV이고, 이의 진공관 전압 및 진공관 전류는 각각 9.5kV 및 150μA이다. 배향액의 도포를 완료한 후, 이를 100℃에서 10분간 건조시키고, 공기 오븐에서 1시간에 걸쳐 200℃로 승온시킨 다음, 200℃로 90분간 가열 처리하여 두께가 약 600Å인 폴리이미드 막을 투명 전극이 제공된 기판 위에 수득한다.

이렇게 수득된 폴리이미드막이 형성된 투명 유리 기판을 마찰시킨 후, 6㎛의 스페이서를 습식형 스페이서 도포 장치를 사용하여 도포한다. 밀봉제를 스페이서가 도포되지 않은 다른 기판의 표면에 도포한다. 다음에, 2개의 기판을 함께 접착시켜 비틀림 각이 240°로 조절된 액정 셀을 제조한다. 칫소가부시키가이샤가 제조한 STN용 액정(상품명: LIXON 4032-000XX)을 이렇게 수득한 셀에 충전한 후, 120℃에서 30분간 등방성 처리한 다음, 점차로 실온으로 냉각시켜 액정 표시소자를 수득한다.

상기와 동일한 방법으로 기판 10조각을 제조하고 전류를 이렇게 수득한 장치로 불균일 표시의 존재 또는 부재를 검사하기 위해 통과시키면, 기판 3조각에 약간 불균일한 표시가 관찰되고, 나머지 기판 7조각에는 불균일 표시가 나타나지 않음이 밝혀진다.

비교예 1

액정 표시소자 10개를 실시예 2에서와 동일한 방법으로 제조하되, 단 연 X선은 조사하지 않는다.

전류를 이렇게 수득한 기판 10조각에 불균일 표시의 존재 또는 부재를 검사하기 위해 통과시키면, 모든 장치에서 불균일 표시가 관찰되고 뚜렷한 불균일 표시가 기판 7조각에 나타남이 밝혀진다.

비교예 2

액정 표시소자 10개를 실시예 3에서와 동일한 방법으로 제조하되, 단 연 X선을 조사하지 않는다.

본 발명의 박막 도포 장치에 따라서, 박막 도포 단계에서 생성된 정전기는 용이하게 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명의 액정 표시소자의 제조방법에 따라서, 액정 표시소자를 마찰 처리하기 전에 연 X선을 제조 단계에서 기체 중에 조사함으로써, 정전기를 제거하고 불균일 표시 및 화소 결함을 감소시키고, 이에 의해 액정 표시소자의 표시 품질을 개선시키고 생산 수율을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 감광성 내식막 도포 장치, 절연막 도포 장치, 배향막 도포 장치에 바람직하게 사용되고, 이때 정전기에 의한 입자의 기판에 대한 접착이 방지되며, 액정 표시소자의 제조방법에 바람직하게 사용된다.

Claims

장치 내에서 기판을 이동시킬 수 있는 기판 이동부, 기판 위에 박막을 형성시키는 도포부, 및 기판 이동부 또는 기판 도포부의 기판에 연 X선(soft X-ray)을 방출하는 연 X선 조사부를 포함하는 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 연 X선 조사부에서의 연 X선의 에너지가 4 내지 9.5 keV인 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 기판에서 연 X선 공급원까지의 거리가 1500mm 이하인 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 연 X선 조사부가 각각 도포부의 전후 위치에서 기판에 연 X선을 조사시킬 수 있는 제1 연 X선 조사부와 제2 연 X선 조사부를 포함하는 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 박막이 감광성 내식막인 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 박막이 절연막인 박막 도포 장치.
제1항에 있어서, 박막이 배향막인 박막 도포 장치.
제1항에 따르는 박막 도포 장치를 사용하여, 기판을 기판 이동부에 고정시키고, 도포부에서 기판 위에 박막을 형성시킴을 포함하는 박막 도포방법.
제8항에 있어서, 박막이 감광성 내식막인 박막 도포방법.
제8항에 있어서, 박막이 절연막인 박막 도포방법.
제8항에 있어서, 박막이 배향막인 박막 도포방법.
한 쌍의 투명 기판의 표면 위에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성시키는 단계, 기판의 표면 위에 소정의 패턴에 따라 감광성 내식막을 도포하는 단계, 기판 위에 도포된 감광성 내식막을 빛에 노출시키는 단계, 기판을 에칭시키는 단계, 기판으로부터 감광성 내식막을 박리시키는 단계, 투명 전극 및 반도체 소자를 검사하는 단계, 기판 위에 절연막을 도포하는 단계, 기판 위에 배향막을 도포하는 단계, 기판 위에 형성된 배향막을 마찰시키는 단계, 기판 위에 스페이서(spacer)를 산포시키는 단계, 기판에 밀봉제를 도포하는 단계, 기판을 박리시키는 단계, 기판 사이에 소정 두께의 간극을 제공하는 단계, 기판을 소정 크기의 기판으로 절단하는 단계, 간극 속에 액정 재료를 봉입시키는 단계, 기판에 편광판을 붙이는 단계 및 투명 전극에 구동 IC를 접속하는 단계를 순서대로 포함하는, 액정 표시소자의 제조방법에 있어서,

한 쌍의 투명 기판의 표면 위에 투명 전극 및 반도체 소자를 형성시키는 단계, 기판의 표면 위에 소정의 패턴에 따라 감광성 내식막을 도포하는 단계, 기판 위에 도포된 감광성 내식막을 빛에 노출시키는 단계, 기판을 에칭시키는 단계, 기판으로부터 감광성 내식막을 박리시키는 단계, 투명 전극 및 반도체 소자를 검사하는 단계, 기판 위에 절연막을 도포하는 단계, 또는 기판 위에 배향막을 도포하는 단계에서 기체 속에서 연 X선을 기판에 조사함을 특징으로 하는, 액정 표시소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 연 X선의 조사 에너지가 4 내지 9.5keV인, 액정 표시소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 기판에서 연 X선 공급원까지의 거리가 1500mm 이하인, 액정 표시소자의 제조방법.
제12항에 따르는 방법으로 제조한 액정 표시소자.
제15항에 있어서, 액정 재료가 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물을 하나 이상 포함하는 혼합물인 액정 표시소자.

화학식 2

화학식 3

위의 화학식 2 및 화학식 3에서,

R₁ 및 R₃은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐 그룹이고,

R₂ 및 R₄는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬 그룹 또는 알킬옥시 그룹, -CN, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고,

S₁, S₂, S₃ 및 S₄는 각각 독립적으로 수소원자, 불소원자, 염소원자, -CF₃, -CHF₂, -OCF₃ 또는 -OCHF₂이고,

Z₁, Z₂ 및 Z₃은 각각 독립적으로 -COO-, -CH₂CH₂-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,

A₁, A₂ 및 A₃은 각각 독립적으로 , , , , , 또는 이다.